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拉曼光譜用于臨床醫(yī)療、癌癥的檢測與診斷
更新時(shí)間：2011-11-07
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自上世紀(jì)90年代以來，隨著激光技術(shù)的進(jìn)步及新型探測器CCD的工藝及應(yīng)用逐漸成熟，拉曼光譜技術(shù)越來越得到廣泛的應(yīng)用；不僅各種拉曼光譜儀器的成本不斷下降，其性能也不斷得到提升，已從一些傳統(tǒng)的拉曼技術(shù)逐漸擴(kuò)展到像顯微共聚焦成像拉曼、表面增強(qiáng)拉曼、共振拉曼等綜合性拉曼光譜聯(lián)用技術(shù)，檢測器分類上主要有以CCD為代表的多通道拉曼光譜檢測及傅里葉變換拉曼光譜技術(shù)。拉曼光譜的應(yīng)用也遍及諸如材料分析、寶石鑒定、安檢、爆炸物分析，生化、藥物、食品在線質(zhì)量控制等。尤其是其快速、近乎無損的檢測方式，使得近年來在生物醫(yī)學(xué)、醫(yī)療診斷上的應(yīng)用與研究得到越來越多學(xué)者的重視比如應(yīng)用于癌病變組織檢測與診斷、血液成分分析、動(dòng)脈硬化拉曼光譜檢測等。
以下為拉曼光譜在癌病變檢測方面上的兩個(gè)應(yīng)用
應(yīng)用一：拉曼光譜用于子宮癌診斷
將遺傳算法應(yīng)用于拉曼光譜分析中，可以對子宮上的早期癌性組織做活體快速識別；這一項(xiàng)前瞻性工作被發(fā)表于zui近的《分析》（Analyst）雜志上。
新加坡國立大學(xué)光學(xué)生物成像實(shí)驗(yàn)室的Shiyamala Duraipandian， Wei Zheng ，Zhiwei Huang及國立大學(xué)醫(yī)院婦產(chǎn)腫瘤科的Joseph Ng, Jeffrey Low,A. Ilancheran解釋說子宮癌為世界范圍內(nèi)第二大常規(guī)惡性腫瘤，也是第五大導(dǎo)致女性死亡的惡性腫瘤。早期準(zhǔn)確的診斷尤為必要，但巴氏涂片檢查及陰道鏡等常規(guī)檢查存在固有的誤報(bào)及副作用。科學(xué)家們正在努力尋找可用于活體檢測，并能準(zhǔn)確檢測癌前細(xì)胞是否形成或轉(zhuǎn)移的方法。發(fā)表在《分析》上的文章，解釋了他們?nèi)绾螌⒔t外拉曼光譜應(yīng)用于臨床癌前細(xì)胞檢測及如何去評價(jià)。他們采用遺傳算法-偏zui小二乘、判別分析（GA-PLS-DA）技術(shù)來解釋拉曼光譜。這種化學(xué)計(jì)量學(xué)分析能夠在癌變早期快速檢測宮頸組織的生物分子變化，即所謂的腫瘤轉(zhuǎn)換。
研究者從征募的29名志愿者病人身上、從57個(gè)不同位置（35個(gè)位置正常，22個(gè)位置癌前病變）采集分析105幅拉曼光譜；采用遺傳算法及偏zui小二乘能夠獲得正常與病變組織拉曼光譜的顯著性差異信息。他們分析識別得到7個(gè)與組織內(nèi)蛋白、核酸、血脂相關(guān)的拉曼光譜帶；研究者介紹說：“對癌早期診斷，診斷準(zhǔn)確度82.9%（靈敏度72.5% （29/40），特異性89.2% （58/65））”。
通過對比，巴氏涂片的靈敏度及特異性分別為30到87%，86到100%；然而它不能同時(shí)獲得高的檢測靈敏度及特異性。同樣，對子宮癌早期檢測，陰道鏡靈敏度可達(dá)96%，而特異性卻只有48%。“從正常良性組織中判別低度癌早期病變，即使在操作熟練的專家手中采用陰道鏡，判別也十分困難。因?yàn)榱夹越M織的特征與低度病變組織十分相似”研究人員說到。所有這一切意味著，很多婦女可以除去不必要的活檢及治療，而讓腫瘤科醫(yī)生通過拉曼光譜得到更準(zhǔn)確、積極的檢驗(yàn)結(jié)果。
研究人員提議通過采用近紅外拉曼光譜及強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)能夠*的改變子宮癌及早期癌變診斷問題。研究人員相信通過結(jié)合拉曼光譜與GA-PLS-DA及DCV技術(shù)，可以在分子水平上對子宮正常組織與癌變組織進(jìn)行識別。
研究人員現(xiàn)在正在對另外的50名病人進(jìn)行活體拉曼光譜測量。據(jù)介紹，這將提供更為豐富的拉曼光譜數(shù)據(jù)，用于建立更為穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)分析模型。他們也正在添加校正因子用于修正遺傳算法中諸如年齡差異、種族、人類乳頭狀腫瘤病毒（HPV）及是否吸煙等。這些校正因子zui終會添加到模型中用于改善精度。研究人員總結(jié)說“我們希望活體拉曼光譜結(jié)合GA-PLS-DA,DVC建模技術(shù)能夠在分子水平上，為臨床子宮癌及早期病變檢測上提供一種無損、快速辨別的實(shí)用工具”。
應(yīng)用二：拉曼光譜用于膀胱癌與前列腺癌的診斷
科學(xué)家驗(yàn)證了光纖近紅外拉曼光譜用于診斷膀胱癌和前列腺癌的可行性。英國的研究人員提出“光纖拉曼光譜作為一種光學(xué)技術(shù)可提供組織樣本的分子結(jié)構(gòu)信息，因而可用于活體檢測、膀胱癌和前列腺癌的體外診斷”。
P. Crow 和他的同事Derriford Hospital 指出“實(shí)驗(yàn)室分析了膀胱鏡結(jié)果中29個(gè)凍結(jié)膀胱樣本的220張拉曼光譜和尿道前列腺切除術(shù)中38個(gè)凍結(jié)前列腺樣本的197張拉曼光譜，結(jié)果表明光纖近紅外拉曼光譜可用于膀胱移行細(xì)胞癌和前列腺癌的體外診斷。”
“通過獨(dú)立的診斷算法分析這些與組織學(xué)特征相關(guān)的光譜信息可用于膀胱癌和前列腺癌的診斷。這種算法的準(zhǔn)確性可通過分析病理樣本的拉曼光譜進(jìn)行驗(yàn)證。基于膀胱癌的算法可用于良性樣本（正常和膀胱炎）和惡性樣本（膀胱移行細(xì)胞癌）的區(qū)分診斷，準(zhǔn)確度為84%。基于前列腺癌的算法可用于良性樣本（良性前列腺增生和前列腺炎）和惡性樣本（前列腺癌）的區(qū)分診斷，準(zhǔn)確度為86%。”
研究人員指出“研究結(jié)果表明臨床光纖拉曼光譜技術(shù)用于膀胱癌和前列腺癌的體外診斷，可提供客觀且較準(zhǔn)確的結(jié)果。由于拉曼探頭可用于內(nèi)窺鏡，腹腔鏡或其他開放性檢查過程中，因此，該法也可應(yīng)用于活體研究。”
Crow和他的同事在Urology上發(fā)表了他們的研究成果（光纖近紅外拉曼光譜用于診斷膀胱癌和前列腺癌的可行性研究.Urology, 2005;65（6）:1126-1130）
